杨帆——扬州大学水利科学与工程学院教授

——记扬州大学水利科学与工程学院教授杨帆

 2024-01-18

 近年来，轴流泵站以其高效率和成本效益在现代水利工程中逐渐凸显价值。而在这个领域中，扬州大学水利科学与工程学院的青年教授杨帆尽管年轻，但已在轴流泵站的研究方面积累下多年的深耕与探索经验。他曾主持、参与多个国家、省市重点工程项目，不断探索和推动泵站工程领域科技的进步与发展。他身上拥有浓厚的科学气息，即使顺利入选江苏省科协青年科技人才托举工程，且有扬州市“绿扬金凤”计划领军人才、江苏省科协创新计划首席专家等荣誉称号在身，但他的态度却始终敬虔而谦虚，时刻保持谨慎的学习姿态和求知精神。他习惯将自己不断“归零”，以最澄澈的心态面对每一重攻关挑战。“虽然我只是一个平凡得不能再平凡的人，但我立志尽最大的努力把自己能做到的事情做到更好。”杨帆说。 

扬坚苦，以自立 

对于每位扬州大学的学子而言，“坚苦自立”四字都可谓如雷贯耳。在扬州大学求学、工作长达18年，将大半青春都挥洒在这所高校中，杨帆对这四字包含的深意领悟得则更加透彻。“‘士不可以不弘毅，任重而道远。仁以为己任，不亦重乎？死而后已，不亦远乎？’我不求与人相比，但求超越自己，不求物质的享受，但求精神的愉悦。”他如此解读。 

然而，若要追溯起杨帆与水利专业结缘的原因，却是因为一场“阴差阳错”——“当年我的第一志愿其实是信息管理与信息系统专业。但现在我真的很感谢命运跟我开的这场‘小玩笑’，让我在锤炼意志的同时，能脚踏实地为服务民生做些事情。” 

诚如杨帆所言，他的求学过程并不是一直毫无波澜。据他回忆，在刚开始接触专业知识时，由于之前对这一专业的了解过少，没有形成基本的知识框架，这让他一度有些彷徨和困惑。但幸而他相继遇到了对他影响至深的两位导师——汤方平教授与刘超教授，在他们的鼓励和以身作则之下，这些困境最终都化作了助其形成坚毅心志的强大推力。“刘老师谦逊平和的处世风格、积极向上的人生态度，以及严谨的治学精神和广博的知识储备都让我受益匪浅。我意识到，在我们短暂的一生当中，应当把精力和时间投入到自己认为值得做且有意义的事情中。而汤老师则身体力行地为我们塑造了绝佳的榜样——最早来、最晚走是他的一贯风格。夏天放学之后，最晚7点钟，一定能看到汤老师办公室里的灯光重新亮起来，直到深夜甚至凌晨才会熄灭。” 

得益于业内大家树立的科研范本，杨帆奋行笃学，从硕士起便开始在大型科研课题中承担重要工作，开展泵装置内流机理及水力稳定性分析、泵站流道优化设计，以及泵装置及泵站现场性能测试、物理模型试验等研究。在攻读博士学位期间，他不仅收获了“朱敬文特别奖学金”，还被授予了博士研究生国家奖学金。“这是对我取得的微薄成绩的一次莫大肯定。但荣誉只属于过去，我会把希望寄托在未来。”这是杨帆被表彰时发表的感谢词，也是他向自己和未来许下的一份诺言。 

默默扎根在泵站工程水力学科研一线多年，杨帆致力让这股汩汩流淌的生命之源、生产之要、生态之基更好地服务于人类生活。学之以恒，成绩或许是最好的佐证。近年来，他陆续将中国商业联合会科技进步奖一等奖、中国机械工业科技进步奖一等奖与三等奖、全国优秀水利水电工程勘测设计铜质奖、扬州市科技进步奖一等奖、中国产学研合作创新成果奖及江苏省水利科技进步奖二等奖等业内知名奖项收入囊中。不过这并没有改变他的科研心态，面对荣誉，他说：“艰苦奋斗、心如止水，是在我求学时就已经习得的道理。” 

兴水利，除水害 

在杨帆眼中，科研过程中的团队合作精神占据着无比紧要的位置。“所有成果的取得都不可能归功于某一个人，一定是团队努力的结果。甚至可以说，团队决定科研力量的强弱，科研环境直接影响着科研成果。”他笃定道，同时他也对自己正身处一个和谐、开放的大团体表示庆幸，“扬州大学高性能水泵及泵装置科研团队这个课题组是一个兼容并蓄、勤学笃行的团体。母校为我们提供了很好的基础设施和仪器设备，合作导师们共同营造了一个很宽松的科研环境，让我们有了明确的科研方向。” 

正是依托如此互相信任、和睦友爱的团体，2017年，由杨帆主持开展的国家自然科学基金项目“轴流泵与出水流道相互干扰的非定常流动机理及优化匹配”进展得很是顺利。这个项目聚焦轴流泵与出水流道对轴流泵站水力性能的影响问题。在我国，轴流泵站在跨流域调水、城市防洪和农业排灌等国民经济重要领域中均发挥着巨大作用，由此，揭示轴流泵与出水流道相互干扰的非定常流动机理就显得格外重要。为实现这一目的，杨帆及团队在项目中以轴流泵装置整体为研究对象，采用理论分析、先进的流场测试技术、数值模拟和物理模型试验等多学科融合的方式，开展了相关研究。他们首先建立了轴流泵出口速度环量与流量对出水流道水力损失影响的数学模型，给出了轴流泵出口速度环量的变化图，获取了轴流泵出口流场的激光测试结果，明晰了在出水流道进口边界条件确定时不同调节角的轴流泵后置导叶体对泵装置能量性能的影响规律。依托于立式轴流泵装置全流道的数值和试验分析结果，他们进一步揭示了轴流泵对直管式出水流道和虹吸式出水流道水力性能的影响规律，明晰了不同转速各工况时轴流泵装置出水流道内流脉动及噪声的变化规律，切实解决了泵与出水流道水力耦合约束的问题。这项成果不仅在提高泵站的水力效率方面具有直接的推动意义，更有利于整座轴流泵站的安全高效稳定运行，具有重要的工程应用价值。 

尽管取得了阶段性的成功，但杨帆却没有太多时间沉醉在欣喜之中，他的研究之路仍在继续，而灌排泵站的关键技术难题就被他和团队视作下一个目光聚焦的“破局点”。在实际的生产生活中，灌排泵站要解决的首要难题就是保证水力输送系统的稳定性和有效性，这需要精确计算各个部件的流体特性，如水泵、流道，以确保水流在输送过程中的稳定性和流量变化的适应性。为此，杨帆团队建立了基于面元法反问题求解轴流泵的设计方法，提出了轴流泵高效可靠的优化设计模型，并开发了8副高性能的系列轴流泵，其最高效率可达89.8%，解决了灌排轴流泵适应水位多变、高效率、高可靠性的关键技术难题。而他们创建的多目标多参数协同求解自动优化方法与基于Isight的流道自动优化平台，正是评价、优化灌排泵站高效进出水结构的理想方案。 

此外，基于变环量分布控制方法，杨帆团队研发了3副高效对称翼型的双向贯流泵水力模型。他们以创新的高效S形弯管向“低效能”发起挑战，实践证明，结果是成功的，名义管道效率可达97.6%。不仅如此，高效下卧式S形轴伸贯流泵装置还显著降低了S形轴伸贯流泵装置的耗能。针对泵站运行的稳定性，他们则提出了基于泵装置能量性能数值计算的水泵疲劳可靠性的分析方法，并开发了泵装置内流脉动和水力噪声的时频分析软件，为保障泵站机组的稳定运行贡献己力。 

如今的杨帆不止要完成好自己的科研项目，更肩负着为人师表的教育重任。在传道授业方面，他也小有心得：“我也是从懵懂的学生时代一路走过来的，所以我大多数时候能够理解他们的处境。”因此，面对学生，他为自己定下了三条准则：一是己所不欲，勿施于人，“对待迷茫、暂时失去方向的学生，教师应该给予耐心的引导，而非武断地将自己的思想强加于人”。二是兼容并包，“要懂得倾听学生的想法，接受质疑，允许百花齐放，不要一味固执己见”。三是合作共赢，“学生也是科研团队中极为重要的组成部分，教师决不能因为其能力还在成长阶段而随意忽视他们”。在此种教学理念下，3年的全国高等学校水利类专业优秀研究生学位论文评选和江苏省优秀博硕士学位论文评选中，都出现了杨帆指导的学生的身影，而看着“江山代有才人出”的景象，他也倍感欣慰。 

蓝图已绘就，扬帆正当时。杨帆的目标始终很清晰，将继续以其“水利万物而不争”的高洁品质，坚定不移地面向国家发展重大需求，以及日益增长的行业需求，勇敢挑战“逆流”，奋楫行舟。

 来源：科学中国人  2023年12期